(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼駆動装置のための通風機（１６）と、制御ユニット（３０）を備える燃焼力駆動式の打ち込み装置のための制御方法であって、
‐トリガースイッチ信号を検出するステップ（４３）の後に、打ち込み動作を開始するステップ（４４）と、
‐先行する打ち込み動作のモデル化された熱制御パラメータ（Ｔ＿old）、時刻スタンプ（ｔ＿old）、および通風機運転データをメモリ（３１）から読み込むステップ（４５ａ）と、
‐前記先行する打ち込み動作の前記熱制御パラメータ（Ｔ＿old）、前記時刻スタンプ（ｔ＿old）、現在時刻（ｔ＿new）、前記通風機運転データ、受熱定数（Ｋ＿2）および放熱定数（Ｋ＿1）に基づいて、熱制御パラメータ（Ｔ＿new）をモデル化するステップ（４６）と、
‐燃焼駆動装置のモデル化した前記熱制御パラメータ（Ｔ＿new）を前記先行する打ち込み動作のモデル化された前記熱制御パラメータ（Ｔ＿old）として、また前記現在時刻（t＿new）を前記時刻スタンプ（ｔ＿old）として、および前記通風機運転データを、前記メモリに（３１）保存するステップ（５２）と
を有することを特徴とする制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載する制御方法において、前記熱制御パラメータ（Ｔ＿new）をモデル化するにあたって、温度センサが感知する周辺温度（Ｔ＿env）を利用する制御方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載する制御方法において、前記熱制御パラメータ（Ｔ＿new）をモデル化した後に、前記制御ユニット（３０）によって、前記燃焼駆動装置のモデル化した前記熱制御パラメータと、前記メモリ（３１）に保存した下限の閾値（Ｔ＿s1）および上限の閾値（Ｔ＿s2）とに従って前記通風機（１６）の前記フォローアップ時間（ｒｔ＿2＿new）を設定するものとした制御方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載する制御方法において、前記熱制御パラメータ（Ｔ＿new）をモデル化した後に、前記制御ユニット（３０）により、前記燃焼駆動装置の前記モデル化した前記熱制御パラメータ（Ｔ＿new）と、前記メモリ（３１）に保存した前記下限の閾値（Ｔ＿s1）および前記上限の閾値（Ｔ＿s2）に従って前記通風機（１６）の回転数（Ｗ＿2＿new）を設定する制御方法。
【請求項５】
請求項１または２に記載する制御方法において、前記熱制御パラメータ（Ｔ＿new）をモデル化した後に、前記制御ユニット（３０）により、前記燃焼駆動装置のモデル化された前記熱制御パラメータ（Ｔ＿new）と、前記メモリ（３１）に保存された前記下限の閾値（Ｔ＿s1）および前記上限の閾値（Ｔ＿s2）に従って前記通風機（１６）の前記回転数（Ｗ＿2＿new）および前記フォローアップ時間（ｒｔ＿2＿new）を設定する制御方法。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれか一項に記載する制御方法において、スイッチ手段（３３）の信号がオフになってから、前記制御ユニット（３０）により前記フォローアップ時間（ｒｔ＿2＿new）の設定を行うようにした制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段に記載する燃焼力駆動式の打ち込み装置（鋲打ち機）に関する。このような打ち込み装置は、例えばガス状燃料、または気化可能な液体燃料により駆動する。また、この燃焼力駆動式の打ち込み装置においては、打ち込み動作に際し、打ち込みピストンは燃焼ガスにより駆動する。この打ち込みピストンにより、固定素子は基礎構造に打ち込まれる。
【０００２】
この種の打ち込み装置には、とくに燃焼プロセスにより加熱した打ち込み装置を冷却するために、例えば通風機を備える。例えば、熱によるピストン戻り行程ためには、燃焼室壁が高温になりすぎないことが重要なため、冷却は不可欠である。さらに、熱くなりすぎた打ち込み装置においては、燃料分配弁も過剰に熱せられるため、燃料の分配ミスに至る可能性もある。
【背景技術】
【０００３】
特許文献１（米国特許出願公開２００５／０１７３４８５号）に記載の燃焼力駆動式の打ち込み装置は、燃焼力駆動式のエネルギー源と、これと関連付けられた通風機を備える。ランタイムの調節をするために、温度センサに接続した制御ユニットを設け、この温度センサによってエネルギー源の温度を把握する。通風機のランタイムの長さは、制御ユニットによって、温度センサにより把握したエネルギー源の温度に従って調節される。
【０００４】
この既知の打ち込み装置の欠点は、温度センサの設置にコストがかかり、結果として製造コストが高くなる点にある。温度センサは、グリップ構造に備える制御ユニットに接続しなければならず、また、温度センサは、エネルギー源周辺および特に駆動ピストンのためのシリンダ周辺に取付けるため、導線を長く敷設する必要があるので、この燃焼力駆動式の製造コストは高いものとなる。
【特許文献１】米国特許出願公開２００５／０１７３４８５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の課題は、上述の種類の打ち込み装置において、温度制御のモータ冷却機構を備えた安価な打ち込み装置を実現可能な制御方法を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項１に記載した特徴によって解決される。これによれば、燃焼駆動装置のための通風機と、制御ユニットを備える燃焼力駆動式の打ち込み装置のための制御方法は、
‐トリガースイッチ信号を検出するステップの後に、打ち込み動作を開始するステップと、
‐先行する打ち込み動作のモデル化された熱制御パラメータ、時刻スタンプ、および通風機運転データをメモリから読み込むステップと、
‐前記先行する打ち込み動作の前記熱制御パラメータ、前記時刻スタンプ、現在時刻、前記通風機運転データ、受熱定数および放熱定数に基づいて、熱制御パラメータをモデル化するステップと、
‐燃焼駆動装置のモデル化した前記熱制御パラメータを前記先行する打ち込み動作のモデル化された前記熱制御パラメータとして、また前記現在時刻を前記時刻スタンプとして、および前記通風機運転データを、前記メモリに保存するステップと
を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
固定素子を打ち込むため、案内シリンダ内に移動可能に案内した打ち込みピストンのための、少なくとも１個の燃焼室を備えた燃焼駆動装置と、燃焼駆動装置のための通風機と、通風機を、熱制御パラメータに従って制御可能とする制御ユニットと、を有する燃焼力駆動式の打ち込み装置であって、制御ユニットに、時間データおよび通風機運転データに基づいて熱制御パラメータをモデル化するプログラムを備える。この特徴により、故障しやすい燃焼空間付近の温度センサを用いずに済むため、同時に、コストがかかる、通常グリップ領域に配置する制御ユニットとの配線も必要なくなる。好適には、熱制御パラメータをモデル化するにあたり、受熱（熱流入）定数および放熱（熱流出）定数も補助的に使用すると良い。こうすることで、熱制御パラメータをモデル化する際に、例えば案内シリンダ内の温度や熱量の他に、他の燃焼駆動装置の構成部分、例えば打ち込みピストンにおける熱または温度も、放熱（熱流出）定数の適切な決定および予調整に基づいて考慮に入れる。好適には、現在時刻を特定するための計時装置を備える。この構成により、２つの打ち込み動作の時間間隔を正確に決定することができ、また、その結果、例えば２回の打ち込み動作間における周辺への放熱量を正確に計算することができる。
【０００８】
好適には、制御ユニットで進行する熱制御パラメータをモデルするプログラムに、温度センサが感知した周辺温度も使用可能とする。この構成により、同じく、例えば２回の打ち込み動作間における周辺への放熱量を正確に計算することができるようになる。さらに周辺温度を計測するための温度センサは高温に晒されないため、燃焼空間に配置した温度センサより寿命が長い。そのうえ、周辺温度を計測するための温度センサは、直接制御ユニットのメインボードに配設することができるため、コストを抑えることができる。
【０００９】
さらに好適には、制御ユニットは特に不揮発性のメモリを読み書きできるものとし、このメモリには、モデル化された熱制御パラメータを先行する打ち込み動作のモデル化された熱制御パラメータとして、現在時刻を時刻スタンプとして、および通風機運転データを保存可能とする。この構成により、長い作業休止後に打ち込み装置に再びスイッチを入れる際に、データ処理ユニットへの電力供給が途中途絶えていた場合にも、熱制御パラメータを正確にモデル化することが可能となる。
【００１０】
好適には、通風機のフォローアップ時間を、制御ユニットにより、モデル化された熱制御パラメータと、メモリに保存された下限の閾値および上限の閾値とに従って設定可能とする。この構成により、燃焼駆動装置を冷却するため、通風機を正確に制御できる。
【００１１】
好適には、燃焼力駆動式の打ち込み装置のための制御方法は、以下のステップを有する、すなわち、
‐トリガースイッチ信号を検出するステップ後、打ち込み動作を開始するステップと、
‐先行する打ち込み動作のモデル化された熱制御パラメータ、時刻スタンプ、および通風機運転データをメモリから読み込むステップと、
‐先行する打ち込み動作の熱制御パラメータ、時刻スタンプ、現在時刻、通風機運転データ、受熱（熱流入）定数および放熱（熱流出）定数に基づいて、熱制御パラメータをモデル化するステップと、
‐燃焼駆動装置のモデル化した熱制御パラメータを先行する打ち込み動作のモデル化された熱制御パラメータとして、また現在時刻を時刻スタンプとして、および通風機運転データをメモリに保存するステップ、
である。
【００１２】
この種の制御方法においては、一定時間行われる冷却もしくは周辺への放熱量をより正確に決定することができるように、熱制御パラメータをモデル化するにあたって、温度センサが感知する周辺温度を利用するとさらに好適である。
【００１３】
熱制御パラメータをモデル化した後に、制御ユニットによって、燃焼駆動装置のモデル化した熱制御パラメータと、メモリに保存した下限の閾値および上限の閾値とに従って通風機のフォローアップ時間を設定するものとしても好適である。この構成により、燃焼駆動装置が通風機を必要とする温度に達している時にのみ、通風機が運転するので通風機の電力消費量を抑えることができる。このように電力消費量を抑えることで、一回の充電でより多くの打ち込み動作を行える。
【００１４】
代替的な実施形態として、熱制御パラメータをモデル化した後に、制御ユニットにより、燃焼駆動装置のモデル化した熱制御パラメータと、メモリに保存された下限の閾値および上限の閾値に従って通風機の回転数を設定しても好適である。この構成により、燃焼駆動装置が通風機を必要とする温度に達している時にのみ、通風機が運転するので通風機の電力消費量を抑えることができる。このように電力消費量を抑えることで、一回の充電でより多くの打ち込み動作を行える。
【００１５】
さらに代替的な実施形態として好適には、熱制御パラメータをモデル化した後に、制御ユニットにより、燃焼駆動装置のモデル化した熱制御パラメータと、メモリに保存した下限の閾値および上限の閾値に従って通風機の回転数およびフォローアップ時間を設定する。この構成により、燃焼駆動装置が通風機を必要とする温度に達している時にのみ、通風機が運転するので通風機の電力消費量を抑えることができる。このように電力消費量を抑えることで、一回の充電でより多くの打ち込み動作を行える。
【００１６】
好適には、スイッチ手段の信号がオフになり、打ち込み装置が加工物から離れたことが確認されてから、制御ユニットにより通風機フォローアップ時間の設定を行うようにする。
【実施例】
【００１７】
以下図面につき、本発明の好適な実施例を詳述する。
図１に示す本発明打ち込み装置１０には、全体的に参照符号１１で示す一体構成または複数部分構成のハウジング１１を設け、このハウジング内１１に、案内シリンダ１２内に移動可能に案内した打ち込みピストン１３のための燃焼駆動装置を配置する。打ち込み装置１０を、案内シリンダ１２の、打ち込みピストン１３の作動方向側に連結したボルト案内１５をもってして加工物Ｕに押付け、燃焼駆動装置を作動させると、打ち込みピストン１３によって、釘、ボルトなどの固定素子が加工物Ｕに打ち込まれる。燃焼駆動装置は主に、燃焼室スリーブ２９内で圧縮可能な燃焼室１４から成り、この燃焼室１４の軸線方向の両端部における境界は、一方では案内シリンダ１２および打ち込みピストン１３が、他方では燃焼室後壁１９が画定する。図１において、打ち込み装置１０が加工物Ｕに押付けられたため、燃焼室１４は既に閉じられている。ボルト案内１５は、例えば打ち込み装置１０のマガジン２０に貯蓄された固定素子の収容部および案内として機能する。
【００１８】
さらに図１に示すように、打ち込み装置１０のグリップ２１には、トリガースイッチ２２を配置し、打ち込み装置１０が加工物Ｕに押付けられると、このトリガースイッチ２２によって、例えば燃焼室後壁１９に配置した、例えば着火プラグなどの着火手段２３を動作可能とする。
【００１９】
この実施例における打ち込み装置１０は、図示しない、例えば燃料缶や燃料タンクなどの燃料リザーバに準備された燃焼ガス、または気化可能な液体燃料によって駆動する。燃料リザーバから燃焼室１４までは、同じく図示しない燃料導管によって案内する。
【００２０】
全体的に参照符号１６で示した通風機１６は、閉じた燃焼室１４内の酸化剤−燃料混合物に乱流を発生させ、さらに、打ち込み動作後に開く燃焼室１４の空気を換気して燃焼室１４を冷却する機能を持つ。通風機１６には、通風機モータ１８の回転子軸に取付けた、プロペラとして構成した通風ファン１７を備え、この通風ファン１７は、作動中矢印４０の示す回転方向に回転する。
【００２１】
打ち込み装置１０において、例えば着火手段２３または通風機モータ１８などの電力消費部への電力供給は、少なくとも１個の蓄電池の形態としたコードレスの電源２４によって行う。このとき、蓄電池は交換可能に打ち込み装置１０に取付けてもよい。
【００２２】
通風機１６および他の装置機能の制御は、例えば１個または複数個のマイクロプロセッサなどのデジタルデータ処理ユニット３７を備える制御ユニット３０によって行う。図示の実施例において、制御ユニット３０には、デジタル化したデータを保存するための不揮発性のメモリ３１、および現在時刻ｔ_newを特定するための計時装置３４を設ける。制御ユニット３０は、第１導線２５によって電源２４に接続する。さらに制御ユニット３０は、第２導線２６によってトリガースイッチ２２に、第３導線２７によって通風機モータ１８に接続する。着火手段２３は、第４導線２８によって制御ユニット３０に接続する。
【００２３】
さらに、打ち込み装置１０には、押圧スイッチとして構成し、第５導線３２によって制御ユニット３０に接続したスイッチ手段３３を設け、ボルト案内１５を加工物Ｕに押付けると、スイッチ手段３３がこれを感知すると同時に押圧スイッチ信号を伝送する。打ち込み装置の外側に配設した温度センサ３５は周辺温度Ｔ_envを把握し、また、第６導線３６によって制御ユニット３０に接続する。温度センサ３５は、直接制御ユニット３０のメインボードに配設すると安価な構成となる。このためには、作動中発熱する装置から充分距離をおいて、別個にメインボードを設ける必要がある。
【００２４】
図２には、制御ユニット３０内、正確にはそのデータ処理ユニット３７内で動作する、通風機１６またはその通風機モータ１８を制御するための本発明制御方法を表したフローチャートを示す。本発明制御方法は、熱制御パラメータＴ_newをモデル化するためのデータ処理プログラムを含む。
【００２５】
打ち込み装置１０を加工物Ｕに押付けると、これをスイッチ手段３３が感知し、押圧スイッチ信号が制御ユニット３０に伝送される（４１）。その結果、制御ユニット３０によって、通風機は、通風機モータ１８の最大許容回転数である回転数Ｗ_maxで動作する（４２）。トリガースイッチ２２を作動させると、トリガースイッチ信号が制御ユニット３０に伝送される（４３）。その結果、制御ユニット３０は打ち込み動作を開始し（４４）、第４導線２８により着火手段２３が作動する（図１参照）。また、打ち込み動作が開始すると、メモリ３１から、先行する打ち込み動作のモデル化された熱制御パラメータＴ_old、先行する打ち込み動作の時刻スタンプｔ_old、先行する打ち込み動作の通風機フォローアップ時間ｒｔ_2_old、および通風機フォローアップ時間ｒｔ_2_old中における通風機１６の回転数Ｗ_2_oldを含む通風機データを読み込む（４５ａ）ようにすると好適である。このとき、熱制御パラメータは、例えば温度ならば゜Ｃ、゜Ｆ、Ｋのいずれか、熱量ならばｋＪとして取り扱うことができる。
【００２６】
このデータ読み込みの後、または同時に、時間間隔Δｔの計算が成される（４５ｂ）。この時間間隔Δtは、定式Δｔ= ｔ_new − ｔ_oldに従い、現在時刻ｔ_newと時刻スタンプｔ_oldによりマークされた時刻との間で経過した時間とする。同じく、時間をずらして、または同時に、制御ユニット３０により、周辺温度Ｔ_envが温度センサ３５に問い合わせられる（４５ｃ）。
【００２７】
これに続く処理（４６）においては、制御ユニット３０により把握されたデータ（先行する打ち込み動作のモデル化された熱制御パラメータＴ_old、先行する打ち込み動作の時刻スタンプｔ_old、先行する打ち込み動作の通風機フォローアップ時間ｒｔ_2_old、通風機フォローアップ時間ｒｔ_2_old内での通風機１６の回転数Ｗ_2_old）、および放熱（熱流出）定数Ｋ_1および受熱（熱流入）定数Ｋ_2に基づいて、現在の熱制御パラメータＴ_newをモデル化する、または、［Ｔ_new= ｆ（Ｔ_old，Δｔ，ｒｔ_2_old，Ｗ_2_old，Ｔ_env，Ｋ_1，Ｋ_2）］を計算する。このとき放熱（熱流出）定数Ｋ_1は、打ち込み装置１０、もしくは案内シリンダおよび打ち込みピストンを有する燃焼駆動装置と周辺との熱交換、通風機１６による換気、および打ち込み装置１０を加工物Ｕに押付けると開始される乱流を発生させるための通風機運転（ステップ４２）による冷却効果を含む。一方、受熱（熱流入定数Ｋ_2としては、打ち込み動作により打ち込み装置１０に生じた熱もしくは温度上昇を含まれる。
【００２８】
打ち込み動作が完了し、打ち込み機１０を加工物Ｕから離すと、スイッチ手段３３がオフになる。「押圧スイッチ信号オフ」の信号を感知すると（ステップ４７）、制御ユニット３０により通風機１６による換気がオンになり（ステップ４８）、通風機１６はｎ秒間の換気時間ｒｔ_1にわたり、最大回転数Ｗ_maxと等しい回転数Ｗ_1で運転する。このときｎは、例えば２秒などの定数とする
【００２９】
通風機１６による換気（ステップ４８）が行われた後、または同時に、制御ユニット３０は、打ち込み装置１０またはその燃焼駆動装置をどれほど通風機１６によって冷却する必要かを算出する（ステップ４９）。そのため制御ユニット３０において、モデル化された熱制御パラメータＴ_newを、保存された下限の閾値Ｔ_s1および上限の閾値Ｔ_s2と比較する。
【００３０】
熱制御パラメータ（Ｔ_new，Ｔ_old）と同じように、閾値Ｔ_s1およびＴ_s2もまた、゜Ｃ、゜Ｆ、Ｋのいずれかで表された温度、またはｋＪで表された熱量として取り扱うことができる。モデル化された熱制御パラメータＴ_newが、下限の閾値Ｔ_s1よりも小さい場合、通風機１６は制御ユニット３０により運転させられることはない、または運転を停止させられる（ステップ５０ａ）。フォローアップ（事後継続）は必ず行われるわけではなく、（通風機フォローアップ時間ｒｔ_2_new＝0秒，回転数Ｗ_2_new=0）、通風機１６は、制御ユニット３０により直接オフにされる（ステップ５１）。モデル化された熱制御パラメータＴ_newが、下限の閾値Ｔ_s1と上限の閾値Ｔ_s2との間にある場合、制御ユニット３０により、通風機１６はフォローアップ運転を始める（ステップ５０ｂ）。このときのフォローアップ時間ｒｔ_2_newおよび回転数Ｗ_2_newは、モデル化された熱制御パラメータＴ_newの大きさに従って変化する。このとき、フォローアップ時間ｒｔ_2_newは、例えば２〜１２０秒とし、回転数Ｗ_2_newは、プリセットした最小回転数Ｗ_minからプリセットした最大回転数Ｗ_maxの間とする。モデル化された熱制御パラメータＴ_newが上限の閾値Ｔ_s2よりも大きい場合、制御ユニット３０により、通風機１６はフォローアップ運転を始め（ステップ５０ｃ）、この場合の通風機フォローアップ時間ｒｔ_2_newは、プリセットした最大フォローアップ時間ｒｔ_max（例えば１２０秒）とし、回転数Ｗ_2_newは、プリセットした最大回転数Ｗ_maxとする。
【００３１】
通風機フォローアップ時間ｒｔ_2_newが過ぎると、制御ユニット３０は通風機１６をオフにし（ステップ５１）、さらに、モデル化された熱制御パラメータＴ_newは、先行する打ち込み動作のモデル化された熱制御パラメータｔ_oldとして、現在時刻ｔ_newが時刻スタンプｔ_oldとして、また、通風機運転データ（通風機フォローアップ時間ｒｔ_2_newおよび回転数Ｗ_2_new）がメモリ３１に保存され（５２）、そこに保存されていた古い値は書き換えられる。新しく保存されたデータは、通風機１６のフォローアップを制御するために、図２中の点線矢印５３が示すように、新しい打ち込み動作において再び熱制御パラメータＴ_newをモデルする際に使用される。
【００３２】
放熱（熱流出）定数Ｋ_s1、熱流入定数Ｋ_s2および定数ｎは、個別にメモリ３１に保存し、読み込みの際には（ステップ４５ａ参照）、他のデータと一緒にメモリ３１からデータ処理ユニット３７に読み込むことができる。しかし、データ処理プログラムに組み込み、この組み込みデータとともにデータ処理ユニット３７に読み込むようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明打ち込み装置の一部断面とする側面図である。
【図２】本発明打ち込み装置における、通風機モータ制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３４】
１０  打ち込み装置
１１  ハウジング
１２  案内シリンダ
１３  打ち込みピストン
１４  燃焼室
１５  ボルト案内
１６  通風機
１７  通風ファン
１８  通風機モータ
１９  燃焼室後壁
２０  マガジン
２１  グリップ
２２  トリガースイッチ
２３  着火手段
２４  電源
２５  第1導線
２６  第２導線
２７  第３導線
２８  第４導線
２９  燃焼スリーブ
３０  制御ユニット
３１  メモリ
３２  第５導線
３３  スイッチ手段
３４  計時装置
３５  温度センサ
３６  第６導線
３７  デジタルデータ処理ユニット
４０  回転方向矢印
【図１】
0005280758.tif 000002
【図２】
0005280758.tif 000003